內容簡介
顆粒物電磁散射性質的求解是大氣科學、無線電物理、醫學、生物學等學科關注的基本問題。本書系統介紹了不同結構、表面帶電的球體及橢球體顆粒電磁散射性質求解的基本方法，並討論了沙塵暴對電磁波傳播過程的影響，尤其是詳細給出了不同結構小粒子電磁散射性質求解的等效介質理論推導過程及結果，並討論了微波段雷達（以風廓線雷達為例）在沙塵暴遙感中的套用。本書理論公式推導嚴謹、詳細，可作為從事電磁散射、電磁波傳播、氣溶膠遙感、功能材料設計、隱身技術、大氣輻射學等研究的技術人員、研究生及其他各類科研工作者的參考書。
圖書目錄
第1章 緒論 1
1.1 沙塵暴對電磁波的衰減影響 3
1.2 外加強電場對介質光學性質的影響 6
1.3 等效介質理論 7
1.4 本書主要內容 8
參考文獻 9
第2章 不同媒質中的電磁場和電磁波方程 17
2.1 均勻各向同性媒質中的電磁場與電磁波 18
2.1.1 Maxwell方程組及其場的邊界條件 18
2.1.2 均勻各向同性線性媒質中的電磁波動方程 20
2.2 均勻、線性各向異性媒質中的電磁波動方程 22
2.3 不同媒質中的靜電場方程及其邊界條件 23
2.3.1 線性各向同性媒質中的靜電場 23
2.3.2 電各向異性介質中的靜電場 24
2.3.3 靜電學求解中的邊界條件 25
2.4 平面分層介質中的電磁波傳播 25
2.4.1 基本方程 25
2.4.2 在沙塵暴濃度測量方面的套用 26
參考文獻 29
第3章 圓球顆粒的Mie散射 31
3.1 不帶電圓球顆粒的Mie散射理論 32
3.1.1 均質各向同性圓球顆粒散射的Mie解 32
3.1.2 均質各向同性核殼球體顆粒散射的Mie解 38
3.2 帶電均質、各向同性圓球顆粒散射的Mie解 40
3.3 帶電分層各向同性圓球顆粒散射的Mie解 45
3.3.1 帶電同心核殼顆粒的電磁散射 45
3.3.2 帶電同心多層球體顆粒的電磁散射 52
3.3.3 帶電偏心多層球體顆粒的電磁散射 60
3.4 各向同性顆粒散射的T矩陣解 62
3.5 各向異性球體顆粒散射的T矩陣解 67
3.6 顆粒系統的多次散射研究 71
3.6.1 Twersky理論的多次散射過程 71
3.6.2 基於T矩陣的多次散射理論 73
3.6.3 基於輻射傳輸理論的多次散射過程計算 82
3.7 總結 83
參考文獻 84
第4章 小粒子電磁散射求解的Rayleigh近似 87
4.1 經典小球顆粒散射的Rayleigh近似 87
4.2 帶電均質、各向同性圓球顆粒的Rayleigh近似 89
4.3 帶電均質、各向異性圓球顆粒的Rayleigh近似 93
4.4 非均勻帶電圓球顆粒的電磁散射 105
4.5 帶電均質、各向同性弱導體顆粒的電磁散射 108
4.6 外加強電場條件下帶電圓球顆粒的電磁散射 108
4.6.1 極化電荷的影響 108
4.6.2 電光效應的影響 122
4.7 總結 124
參考文獻 125
第5章 非均質粒子的等效介質理論 127
5.1 不帶電多層圓球粒子的等效介電常數 128
5.1.1 塗覆球體顆粒 128
5.1.2 多層結構的核殼粒子 131
5.1.3 模型的有效性及其適用範圍 133
5.2 各向異性塗層顆粒的等效介電常數 134
5.3 帶電多層球體的等效介電常數 138
5.3.1 帶電各向同性分層球體 138
5.3.2 局部帶電含各向異性塗層顆粒 142
5.4 勻強電場中弱導體顆粒的等效介電常數 143
5.4.1 弱導體球狀顆粒 144
5.4.2 界面帶電的弱導體球殼顆粒 145
5.5 夾雜顆粒介質層的等效介電常數 146
5.6 橢球等效球體的介電常數張量 147
5.7 分層顆粒的等效磁導率 149
5.8 總結 150
參考文獻 151
第6章 沙塵暴對電磁波的衰減 153
6.1 沙塵顆粒的成分 153
6.2 濕沙等介質的介電常數 154
6.2.1 純水的介電常數 154
6.2.2 鹽水的介電常數 155
6.2.3 濕沙的介電常數 155
6.3 沙塵暴中沙粒的粒徑分布函式 156
6.4 考慮環境電場及沙粒表面帶電時沙塵暴對電磁波的衰減 159
6.5 沙塵暴的雷達反射率及其套用 163
6.6 沙塵暴中微波的探測距離 170
參考文獻 174
第7章 基於風廓線雷達的沙塵暴探測分析與套用 177
7.1 沙塵暴監測方法概述 177
7.2 風廓線雷達探測原理 179
7.2.1 基本探測原理 179
7.2.2 信號處理 180
7.2.3 數據處理 181
7.2.4 風廓線雷達的探測特點 183
7.2.5 風廓線雷達與都卜勒天氣雷達、雷射雷達的區別 183
7.3 風廓線雷達探測沙塵暴外場試驗 184
7.3.1 設備及主要技術參數 184
7.3.2 風廓線雷達探測沙塵暴外場試驗實例 185
7.4 風廓線雷達探測沙塵暴的基本特徵 186
7.4.1 風廓線在沙塵暴天氣分析中的套用 187
7.4.2 反射率因子特徵 190
7.5 基於風廓線雷達的沙塵暴質量濃度定量反演估算 193
7.5.1 沙塵譜的反演 193
7.5.2 沙塵質量濃度定量估算 197
7.5.3 反射率因子Z和沙塵質量濃度M的關係 197
7.5.4 實例分析 198
7.6 總結 203
參考文獻 203
